具体实施方式

首先，本领域技术人员应当理解的是，下面描述的实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明是结合冷水机组的壳管式换热器进行介绍的，但是这并不能对本发明的保护范围构成限制，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如本发明壳管式换热器的清洗系统及其控制方法也适用于其他水冷式壳管式换热器，如化工反应场所中用于降温的水冷式壳管换热器等。这种对于应用对象具体类型的调整不构成对本发明的限制，均应限定在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照图1至图4，来对本发明的壳管式换热器的清洗系统的控制方法进行介绍。其中，图1是本发明一种实施例的壳管式换热器及其清洗系统的结构示意图，图2是本发明一种实施例的壳管式换热器及其清洗系统的正视图，图3是图2中沿A-A的剖视图，图4是本发明壳管式换热器的清洗系统的控制方法的主要步骤图。

基于背景技术提到的现有技术中手动操作清洗装置对冷水机组的壳管式换热器进行清洗时操作比较麻烦、清洗不及时的问题，本发明提供了一种壳管式换热器的清洗系统的控制方法。

如图1至3所示，冷水机组的壳管式换热器包括筒体1，在筒体1下侧靠近一端的位置设置有壳程进口11，在筒体1上侧靠近另一端的位置设置有壳程出口12，筒体1的两端分别设置有第一管板2和第二管板3，第一管板2和第二管板3上分布有多个管孔(图中未示出)，第一管板2和第二管板3上对应的管孔内穿设有换热管6。在第一管板2和第二管板3远离彼此的一侧分别设置有第一封头4和第二封头5，第二封头5上设置有管程进水口51和管程出水口52，第二封头5内设置有与其内表面以及第二管板3的表面密封抵接的隔板(图中未示出)，隔板将第二封头5与第二管板3围成的空间分成上部空间和下部空间。管程进水口51、上部空间、与上部空间连通的换热管6的内腔、第一封头1与第一管板2之间的空间、与下部空间连通的换热管6的内腔、下部空间、管程出水口52形成了壳管式换热器的管程流路。壳程进口11、换热管6外表面与筒体1之间的空间、壳程出口12形成了壳管式换热器的壳程流路。壳管式换热器的清洗系统包括控制器(图中未示出)以及彼此连接的发球机构和收球机构，发球机构包括发球装置72以及与之驱动连接的变频电机71，发球装置72的下部靠近两端的位置分别连接至第一接管73和第二接管74的一端，第一接管73和第二接管74的另一端分别从构成管程进水口51的接管的两侧伸入其内部，在第一接管73和第二接管74靠近第二管板3的一侧分别设置有第一出球口731和第二出球口741，第一出球口731和第二出球口741分布于管程进水口51的中心的两侧。发球装置72的上部连接至第三接管75的一端，第三接管75的另一端从构成管程出水口52的接管的一侧伸入其内部，第三接管75上连接有作为收球机构76，收球机构76为小口端第三接管75连通的锥形过滤器。

如图4所示，清洗系统的控制方法包括：

步骤S1、获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值。

示例性地，壳程内设置有压力传感器，管程出水口52处设置有温度传感器。清洗系统的控制器与压力传感器和温度传感器通信连接。控制器的存储器内存储有饱和温度与壳程压力的映射关系，控制器通过压力传感器获取壳程压力，根据检测到的壳程压力以及饱和温度与壳程压力的映射关系确定对应的饱和温度，通过温度传感器获取管程的出水温度，并且计算二者的差值。需要说明的是，压力传感器和温度传感器也可以与冷水机组的控制器通信连接，清洗系统的控制器与冷水机组的控制器通信连接。

步骤S2、比较差值与第一预设值的大小。

步骤S3、根据比较结果选择性地控制清洗系统运行。

例如，当差值大于第一预设值时，控制清洗系统运行，当差值部大于第一预设值时控制清洗系统处于待机模式。当然，也可以设置成：当差值大于第一预设值时，经过预设时长(如5s)后再次获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值，若重新计算的差值大于第一预设值，则控制清洗系统运行。

通过这样的控制方法，能够准确地判断换热管6内是否产生水垢，并且在产生水垢的情况下自动控制清洗系统运行，以便及时将换热管6内的水垢清除，避免水垢对换热性能和冷水机组的制冷性能的影响。

下面参照图5，来对本发明第一种实施例的壳管式换热器的清洗系统的控制方法进行介绍。其中，图5是本发明第一种实施例壳管式换热器的清洗系统的控制方法的流程图。

在第一种实施例中，如图5所示，本发明的壳管式换热器的清洗系统的控制方法包括：

步骤S110、获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值。

步骤S120、判断壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值是否大于等于第一预设值，若是则执行步骤S130，若否则执行步骤S140。

步骤S130、控制清洗系统运行。在步骤S130执行之后返回步骤S110。

例如，控制发球装置72向管程进水口51内发送预设数量(如50个)的球，在经过设定时长(如2分钟)后收球机构76完成收球。此时清洗系统运行结束，返回步骤S110，重新获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值，根据差值与第一预设值的大小选择性地控制清洗系统运行或处于待机模式。也就是说，控制清洗系统运行设定时长后再重新获取壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度的差值，并进一步根据二者的差值与第一预设值的大小选择性地控制清洗系统运行或处于待机模式。

步骤S140、控制清洗系统处于待机模式。在步骤S140之后返回步骤S110。

也就是说，在清洗系统处于待机模式的情况下，实时获取壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度的差值，并进一步根据二者的差值与第一预设值的大小选择性地控制清洗系统运行或处于待机模式。

通过这样的设置，能够在确定换热管6内产生水垢的情况下便控制清洗系统运行以便清除换热管6内的水垢。

下面参照图6，来对本发明第二种实施例的壳管式换热器的清洗系统的控制方法进行介绍。其中，图6是本发明第二种实施例壳管式换热器的清洗系统的控制方法的流程图。

在第二种实施例中，如图6所示，本发明的壳管式换热器的清洗系统的控制方法包括：

步骤S210、获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值。

步骤S220、判断壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值是否大于等于第一预设值，若是则执行步骤S230，若否则执行步骤S260。

步骤S230、判断壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值是否小于第二预设值。若是则执行步骤S240，若否则执行步骤S250。

步骤S240、控制清洗系统运行第一清洗模式。在步骤S240之后返回步骤S210。

步骤S250、控制清洗系统运行第二清洗模式。在步骤S250之后返回步骤S210。

步骤S260、控制清洗系统处于待机模式。在步骤S260之后返回步骤S210。

其中，第二预设值大于第一预设值，第二清洗模式的清洗强度大于第一清洗模式的清洗强度。例如，第一预设值为3℃，第二预设值为8℃运行第二清洗模式时每秒发球的数量大于运行第一清洗模式时每秒发球的数量。

通过这样的设置，在壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值小于第一预设值的情况下判定换热管内没有产生水垢，此时无需运行清洗系统；在壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值大于等于第一预设值并且小于第二预设值的情况下判定换热管内轻微结垢，此时运行第一清洗模式，清洗过程中发球频率较小，比较节能，在运行第一清洗模式之后，如果重新获取的壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值小于第一预设值则说明水垢清除干净，控制清洗系统处于待机模式，如果重新获取的壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值大于等于第一预设值且小于第二预设值则说明水垢未清除干净，控制清洗系统再次运行第一清洗模式，直至水垢清除干净。在壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值大于第二预设值的情况下判定换热管内严重结垢，清洗过程中发球频率较大，以提高清洗效率，在运行第二清洗模式之后，如果重新获取的壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值大于等于第二预设值，则说明水垢依然较多，可控制清洗系统继续运行第二清洗模式，如果重新获取的壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值大于等于第一预设值并且小于第二预设值，则说明水垢由严重结构变成轻微结构，此时控制清洗系统运行第一清洗模式，直至水垢清除干净。这样，既能够在判定轻微结垢的情况下采用较为节能的第一清洗模式对换热管6进行清洗，又能够在判定严重结垢的情况下采用较为高效的第二清洗模式对换热管6进行清洗，避免了单一清洗模式要么除垢效率较低，要么浪费能源的情况。

在第二种实施例的基础上，优选地，在执行第一清洗模式之后，若根据重新获取的壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度的差值判定需要再次执行第一清洗模式时，再次执行第一清洗模式时每秒发球的数量大于上次执行第一清洗模式时每秒发球的数量。在执行第二清洗模式之后，若根据重新获取的壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度的差值判定需要再次执行第二清洗模式时，再次执行第二清洗模式时每秒发球的数量大于上次执行第二清洗模式时每秒发球的数量。示例性地，第一次执行第一清洗模式时，发球机构发球30s，每秒发送5个球，第二次执行第一清洗模式时，发球机构发球30s，每秒发送10个球，以此类推，第n次执行第一清洗模式时，发球机构发球30s，每秒发送5n个球。第一次执行第二清洗模式时，发球机构发球30s，每秒发送10个球，第二次执行第二清洗模式时，发球机构发球30s，每秒发送20个球，以此类推，第n次执行第二清洗模式时，发球机构发球30s，每秒发送10n个球。需要说明的是，每个清洗周期发球30s仅是一个具体的设置方式，在实际应用种可以对其作出调整，如每个清洗周期发球25s、35s、40s或者其他时长等，每秒发球个数也可以是其他数量的倍数，如依次是4、8、…、4n，6、12、…、6n，8、16、…、8n或者其他发球个数。通过这样的设置，能够进一步提高清洗效率，减少水垢对换热能力的影响，在综合方面减少能耗。

优选地，结合图1至图3所示的结构，在每个清洗周期内，先控制变频电机71正转驱动发球装置72通过第一出球口731向管程进水口51发球并控制收球机构73从管程出水口52收球，之后控制变频电机71反转驱动发球装置72通过第二出球口741向管程进水口51发球并控制收球机构73从管程出水口52收球。通过这样的设置，能够使发出的球尽可能地覆盖所有的换热管6，避免了仅通过位于管程进水口51中心的一个出球口发球存在的覆盖不完全的情况，保证了所有换热管6的清洁率，并且不同换热管6的清洁程度更加均衡。

在上述各个实施例的基础上，优选地，“获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值”的步骤包括：在清洗系统处于待机模式的情况下每隔预设时长(如1小时)获取一次壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度并计算二者的差值。通过这样的设置，能够避免频繁获取壳程的压力对应的饱和温度和管程的出水温度。需要说明的是，预设时长也可以是30分钟、40分钟或者其他合适的时长等。

在上述各个实施例的基础上，优选地，在壳程的压力对应的饱和温度与管程的出水温度差值大于第一与设置的情况下，发出壳管式换热器存在水垢的提示信息。如可以通过配置的蜂鸣器或者语音播报装置以声音形式发出提示信息，也可以通过显示屏以文字的形式发出提示信息。在包括第一清洗模式和第二清洗模式的情况下，发出的提示信息包括轻微结垢的提示信息和严重结垢的提示信息。通过发出提示信息，能够让用户知晓当前正在运行清洗系统，避免用户听到壳管式换热器存在异常噪音而误认为存在故障的误报修的情况发生。

虽然上述各个实施例是结合冷水机组的壳管式换热器进行介绍的，但是这并不能对本发明的保护范围构成限制，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如本发明壳管式换热器的清洗系统及其控制方法也适用于其他水冷式壳管式换热器，如化工反应场所中用于降温的水冷式壳管换热器等。

此外，本发明还提供了一种壳管式换热器的清洗系统，包括：存储器；处理器；以及算机程序，计算机程序存储于存储器中，并被配置为由处理器执行以实现上述任一项实施例的壳管式换热器的清洗系统的控制方法。

需要说明的是，上述实施例中的存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。